Question

Колесо радиусом R=5 см вращается так, что зависимость угла поворота радиуса колеса от времени дается уравнением φ=А + Bt + Ct2 + Dt3,

Answer 1

Решение к задаче представлено в виде картинки и приложено к ответу

Answer 2

Добрый день! Рад, что вы обратились ко мне за помощью. Давайте разберем ваш вопрос шаг за шагом:

У вас есть уравнение, описывающее зависимость угла поворота радиуса колеса от времени:

φ = А + Bt + Ct^2 + Dt^3,

где φ - угол поворота радиуса колеса в радианах, t - время в секундах. А, В, C и D - коэффициенты.

Вам нужно найти значения коэффициентов, чтобы иметь возможность определить угол поворота радиуса колеса в любой момент времени t.

Для этого будем использовать данные о колесе радиусом R = 5 см. Мы знаем, что в начальный момент времени (t = 0) угол поворота радиуса колеса равен нулю (φ = 0). Давайте запишем это в уравнение:

0 = А + B(0) + C(0)^2 + D(0)^3.
0 = А.

Таким образом, мы нашли значение коэффициента A - А = 0.

Теперь давайте найдем значения остальных коэффициентов, используя еще две известные нам точки.

Предположим, что в момент времени t = 1 секунда радиус колеса повернулся на угол φ = π/2 радиан.

Тогда положив t = 1 и φ = π/2 в уравнение, получим:

π/2 = 0 + B(1) + C(1)^2 + D(1)^3.
π/2 = B + C + D.

Теперь предположим, что в момент времени t = 2 секунды радиус колеса повернулся на угол φ = 2π радиан.

Тогда положив t = 2 и φ = 2π в уравнение, получим:

2π = 0 + B(2) + C(2)^2 + D(2)^3.
2π = 2B + 4C + 8D.

Теперь у нас есть два уравнения:

π/2 = B + C + D, (1)
2π = 2B + 4C + 8D. (2)

Давайте решим эту систему уравнений. Можно использовать метод подстановки или метод Крамера. В данном случае, для упрощения решения, воспользуемся методом Наименьших Квадратов.

Метод Наименьших Квадратов заключается во взятии суммы разностей квадратов между значениями справа от равенства и того, что мы знаем слева от равенства, и нахождения минимального значения этой суммы.

Следуя этому методу, мы можем составить систему уравнений:

B + C + D = π/2,
2B + 4C + 8D = 2π.

Теперь решим эту систему методом Наименьших Квадратов:

Мы хотим минимизировать сумму разностей квадратов (S):

S = (B + C + D - π/2)^2 + (2B + 4C + 8D - 2π)^2.

Для упрощения решения, найдем производные S по B, C и D, и приравняем их к нулю:

∂S/∂B = 2(B + C + D - π/2) + 4(2B + 4C + 8D - 2π) = 0,
∂S/∂C = 2(B + C + D - π/2) + 8(2B + 4C + 8D - 2π) = 0,
∂S/∂D = 2(B + C + D - π/2) + 16(2B + 4C + 8D - 2π) = 0.

Теперь решим эту систему уравнений:

Сначала упростим уравнения:

2B + 8C + 30D = 3π/2, (3)
4B + 16C + 56D = 7π. (4)

Теперь избавимся от B в уравнениях 3 и 4, вычтя уравнение 3, умноженное на 2, из уравнения 4:

56D - 30D = 7π - 2(3π/2),
26D = 2π/2,
D = π/52.

Теперь найдем C, заменив D в уравнении 3:

2B + 8C + 30(π/52) = 3π/2,
2B + 8C = 3π/2 - 15π/52,
2B + 8C = 4π/52.

Избавимся от B, вычтя два раза уравнение 3 из уравнения 4:

4B + 16C - 60π/52 = 7π - 2(3π/2),
4B + 16C = 7π/2 - 26π/52,
4B + 16C = 13π/52.

Теперь решим получившуюся систему уравнений:

2B + 8C = 4π/52, (5)
4B + 16C = 13π/52. (6)

Из уравнения 5 выразим B через C: B = (4π/52 - 8C)/2 = (2π/52 - 4C)/1.

Подставим это значение в уравнение 6:

4((2π/52 - 4C)/1) + 16C = 13π/52,
(8π/52 - 16C) + 16C = 13π/52,
8π - 16C + 16C = 13π,
8π = 13π,
0 = 5π.

Уравнение 0 = 5π не имеет решений.

Таким образом, нам не удалось найти значения коэффициентов В и С, чтобы уравнение φ = А + Bt + Ct^2 + Dt^3 было верным для колеса радиусом R = 5 см.

Пожалуйста, обратитесь ко мне еще раз, если у вас возникнут еще вопросы. Я всегда готов помочь!